芯片贴装粘片(Die Attach)前的等离子清洗

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-07-12

芯片贴装技术

裸芯片贴装是指半导体芯片与载体（封装壳体或基片）形成牢固的、传导性或绝缘性连接的方法。目的是实现物理定位、电气连接以及为元器件提供散热通道，实现晶圆与基板间的机械和电气互联，为微组装技术的核心工艺。

目前常用的芯片贴装方式有环氧贴装、芯片共晶和倒装焊接。三种贴片方式如图 1.1所示。含银导电环氧树脂广泛用来粘接晶体管、集成电路芯片、电容器到基板上以及把基板粘接到封装外壳上。多数情况下，粘接剂用作芯片对基板、基板到封壳的主要散热通道。

图1.1 芯片贴装方式

（ 1 ）环氧贴装
环氧贴片是通过环氧树脂导电胶（掺杂金或银的导电胶）在芯片和载体之间形成互联、电和热的良导体，其中掺杂的金属含量决定了其导电和导热性能的好坏。其中掺银环氧树脂粘贴法是当今使用最广泛的一种芯片贴装方式。掺银导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，从而形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。

（ 2 ）共晶贴装
共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变为液态，不经过塑性阶段，冷却后形成高强度的合金头。共晶贴片是利用金属合金焊料形成合金层，实现芯片与基板、管壳的连接，合金层除了为器件提供机械连接和电气连接外，还可以为器件提供良好的散热通道。

（ 3 ）芯片倒装
芯片倒装是将有源区面上制作有凸点电极的芯片朝下，与基板布线层直接键合的方式。芯片倒装可以一次性实现芯片贴装和芯片键合。

在微组装工艺流程中，清洗是一个关键的过程，一般可以将其划分为干法、湿法两种清洗方式。前者也被称为等离子清洗，指的是利用高频的交变电场作用于真空气体中，并得到等离子体，通过复杂的物理和化学过程来去除其中的杂质。后者也被称为超声波清洗方式，主要是在液体中施加一定的超声波，其液体内的气泡破碎时能够形成强大的冲击力，以此来实现清洁的过程。

粘片(Die Attach)前的等离子清洗

物质一般以固态、液态、气态三种方式存在，在特殊情况下以第四种状态存在，即等离子体态。等离子清洗就是利用高能电子碰撞工艺气体分子，将其激发到等离子状态，利用产生的多种活性粒子轰击被清洗表面或与被清洗表面发生复杂的理化反应，从而有效地清除被清洗表面的有机污染物或是改善表面状态从而增加材料的粘附性。

通常待清洗产品表面会存有不少氧化物或是有机污染物，如果直接粘片会导致芯片粘结不完全，产生空隙不良(Void fail)，封装后产品的散热能力也会降低，严重影响芯片封装可靠性。因此，在芯片粘结前，采用氧气、氩气或是氢气的混合气体进行快速等离子清洗，目的是去除芯片表面的有机物和其它污染物，可有效增强产品表面活性和粘结能力，降低空隙不良，从而提升粘片工艺的可靠性和稳定性